開關(guān)電源技術(shù)指標(biāo)

開關(guān)電源技術(shù)指標(biāo)

一應(yīng)用領(lǐng)域

* 確定電源技術(shù)指標(biāo)時(shí)，首先要明確使用電源的設(shè)備或工藝。

* 確定應(yīng)該遵循的各國(guó)安全標(biāo)準(zhǔn)。

二技術(shù)指標(biāo)
1 輸入?yún)?shù)

(1) 相數(shù)
* 當(dāng)開關(guān)電源的功率小于5kW時(shí)，可以選擇單相輸入。這樣，可降低主電路器件的電壓等級(jí)，降低成本。

* 當(dāng)開關(guān)電源的功率大于5kW時(shí)，應(yīng)選擇三相輸入。這樣，可避免引起電網(wǎng)三相間的不平衡，同時(shí)還可以減小主電路中的電流，降低損耗。

(2) 輸入電壓

* 民用交流電源電壓三相380V、單相為220V。

* 目前，開關(guān)電源流行采用通用電壓范圍，即單相85～265V，這一范圍覆蓋了各種民用電源標(biāo)準(zhǔn)所限定的電壓，但對(duì)電源設(shè)計(jì)提出了較高的要求。

* 輸入電壓為直流時(shí)情況比較復(fù)雜，從24V～600V都有可能。

* 輸入電壓指標(biāo)通常包含額定值和變化范圍兩方面內(nèi)容。

* 輸入電壓變化范圍一般為±10%，考慮配線等因素有時(shí)也要求-15%～+10%。

* 輸入電壓范圍的下限影響變壓器的變比，上限決定了主電路元器件的電壓等級(jí)。

* 輸入電壓變化范圍過寬，使設(shè)計(jì)中必須留過大裕量而造成浪費(fèi)，應(yīng)在滿足實(shí)際要求的前提下，盡量小。

(3) 輸入頻率

* 我國(guó)民用和工業(yè)用電的頻率均為50Hz，航空、航天、船舶用電經(jīng)常采用400Hz交流電（通常為115V單相或三相電）。

* 400Hz交流電壓整流后的脈動(dòng)頻率遠(yuǎn)高于工頻，因此整流電路所連接的濾波電容可以減小很多。

(4) 輸入電流

* 輸入電流通常包括額定輸入電流和大輸入電流兩項(xiàng)。

* 輸入電流是輸入開關(guān)、接線端子、熔斷器和整流橋等元器件的設(shè)計(jì)依據(jù)。

* 額定輸入電流是指輸入電壓和輸出電壓、輸出電流在額定條件時(shí)的電流，大值發(fā)生在輸入電壓下限和輸出電壓上限、輸出電流上限時(shí)。

* 三相輸入時(shí)，各相電流有時(shí)會(huì)發(fā)生失蘅現(xiàn)象，應(yīng)取平均值。

(5) 沖擊電流

指輸入電壓按規(guī)定時(shí)間間隔接通或斷開時(shí)，輸入電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)前所通過的大瞬時(shí)電流。

(6) 漏電流

* 流經(jīng)輸入側(cè)地線的電流，在開關(guān)電源中主要是通過靜噪濾波器（或稱EMI濾波器）的旁路電容泄漏的電流。

* 一般，規(guī)定在0.5mA～1mA。

(7) 效率

* 是電源的重要技術(shù)指標(biāo),一般定義為電源輸出功率與電源輸入有功功率之比。

* 通常給出的是在額定輸入電壓和額定輸出電壓、額定輸出電流條件下的效率。

* 提高效率，意味著電源損耗功率下降，則可降低電源溫升、提高可靠性、節(jié)約能源。

* 一般來說，輸出電壓較高的電源的效率高于輸出電壓低的電源，這與輸出側(cè)整流二極管的通態(tài)壓降與輸出電壓的比值有關(guān)。

* 影響電源效率的因素

① 與開關(guān)頻率有關(guān)的損耗，包括開關(guān)器件的開關(guān)損耗、變壓器的鐵損、電感的鐵損以及吸收電路的損耗。

② 電路中的通態(tài)損耗，包括開關(guān)器件的導(dǎo)通損耗、變壓器的銅損、電感的銅損以及線路損耗。

③ 其他損耗，包括控制電路損耗、冷卻系統(tǒng)的損耗等。

(8) 輸入功率因數(shù)

* 指在輸入電壓為額定值、輸出功率為額定值時(shí)，輸入相移功率因數(shù)和畸變因數(shù)（失真功率因數(shù)）的乘積，即：

* PFD是基波電流與基波電流及諧波的總有效值之比。
*

是電壓與基波電流的相位差的余弦。

* 其中

* THD也稱諧波電流畸變度。
* 目前，對(duì)保護(hù)電網(wǎng)環(huán)境、降低諧波污染的要求越來越高，許多和地區(qū)都已出臺(tái)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)用電裝置的輸入諧波和功率因數(shù)作出嚴(yán)格規(guī)定。

2 輸出參數(shù)

(1) 輸出電壓

* 輸出電壓通常給出額定值和調(diào)節(jié)范圍兩項(xiàng)內(nèi)容。

* 輸出電壓上限關(guān)系到變壓器設(shè)計(jì)中變比的計(jì)算，過高的上限要求會(huì)導(dǎo)致過大的設(shè)計(jì)裕量，在滿足實(shí)際要求的前提下，上限應(yīng)盡量靠近額定點(diǎn)。

(2) 輸出電流

* 通常給出額定值和一定條件下的過載倍數(shù)。

* 有穩(wěn)流要求的電源應(yīng)指定調(diào)節(jié)范圍。
* 有的電源不允許空載，應(yīng)指定輸出電流下限。

* 在多路輸出電源中，有的如果某一路輸出電流增加，則其他路的輸出電流會(huì)下降，對(duì)此要進(jìn)行說明。

(3) 穩(wěn)壓（穩(wěn)流）精度

* 通常以正負(fù)誤差帶的形式給出。
* 影響電源穩(wěn)壓（穩(wěn)流）精度的主要有輸入電壓變化、輸出負(fù)載變化、溫度變化以及元器件老化等。

* 精度可以用以下指標(biāo)考核：

① 負(fù)載調(diào)整率

A 是指開關(guān)電源在輸入電壓不變、輸出負(fù)載電流變化時(shí)，提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。

B 測(cè)試方法：在被測(cè)開關(guān)電源以額定輸入電壓及額定負(fù)載狀況下熱機(jī)穩(wěn)定后，測(cè)量其輸出電壓值U0，再測(cè)量輕載(如5%I0N)時(shí)的輸出電壓U1，可按下式計(jì)算。

② 輸入電壓調(diào)整率
A 是指開關(guān)電源在輸入電壓變化、輸出負(fù)載電流不變時(shí)，提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。

B 測(cè)試方法：在被測(cè)開關(guān)電源以額定輸入電壓及額定負(fù)載狀況下熱機(jī)穩(wěn)定后，測(cè)量其輸出電壓值U0，再分別在低輸入電壓（如90% Ui ）及高輸入電壓（如110% Ui ）下測(cè)量其輸出電壓U01、 U02 ，可按下式計(jì)算。
充電器廠家

其中

或

，取大值

* 影響精度的相關(guān)因素有以下幾項(xiàng)：

① 基準(zhǔn)源精度

② 檢測(cè)電路精度

③ 控制電路中運(yùn)算放大器精度

(4) 電源的輸出特性

* 電源輸出特性與電源的應(yīng)用領(lǐng)域的工藝要求有關(guān)，如有些場(chǎng)合要求恒壓限流、有些場(chǎng)合要求恒流限壓等。

* 設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)輸出特性要求來確定主電路和控制電路的形式。

(5) 紋波

* 典型的輸出電壓紋波波形如下圖所示，通常按頻帶可分為三類：

開關(guān)電源廠家

①高頻噪聲，即圖中遠(yuǎn)高于開關(guān)頻率的尖刺；

②開關(guān)頻率紋波，指開關(guān)頻率附近的頻率成分，即圖中的鋸齒狀成分；

③低頻紋波，指頻率低于開關(guān)頻率的成分，即低頻波動(dòng)。

* 對(duì)輸出電壓紋波的量化方法，通常有以下幾種：

① 紋波系數(shù)，取輸出電壓中交流成分總有效值與直流成分的比值定義為紋波系數(shù)。

不能反映幅值很高、有效值卻很小的尖峰噪聲的含量及其影響。

由于紋波包含的頻率成分從1赫茲以下到數(shù)十兆赫，頻帶極寬，很難計(jì)量。

② 峰峰電壓值，計(jì)量紋波電壓的峰峰值，可以反映幅值很高、有效值卻很小的尖峰噪聲的含量，但不能反映紋波有效值的大小，不夠全面。

③ 按三種頻率成分分別計(jì)量幅值，該方法為直觀、詳細(xì)，也容易用示波器直接測(cè)量。

(6) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)

* 輸出電壓受外界因素干擾后再回到其穩(wěn)態(tài)值，會(huì)有一個(gè)超調(diào)量和恢復(fù)時(shí)間（有時(shí)，也可衡量系統(tǒng)穩(wěn)定性）。

* 超調(diào)量一般≤±5%UO、恢復(fù)時(shí)間5～10豪秒（多臺(tái)并聯(lián)時(shí)，時(shí)間會(huì)長(zhǎng)一些）。

* 恢復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短與電源開關(guān)頻率、電壓反饋環(huán)的響應(yīng)速度、電流瞬態(tài)變化幅度及輸出濾波電路的容量等因素有關(guān)。

(7) 溫度系數(shù)

環(huán)境溫度升高1度，輸出電壓的變化量與輸出電壓之比，單位為1/℃。

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